Os sistemas térmicos operam na maior parte do tempo fora de suas condições nominais de projeto. Nos sistemas de refrigeração industrial, a operação com carga térmica parcial ocorre em função de diversos fatores e o consumo de energia apresenta grande variação em função do ciclo de operação. Neste trabalho é proposta a otimização energética dos sistemas frigoríficos por compressão a vapor através da operação com regime variável para o ciclo frigorífico, especificamente através da operação com set-point de temperatura de evaporação variável. Para tanto é desenvolvido um modelo matemático para simulação dinâmica de um sistema de refrigeração industrial por compressão a vapor com refrigerante amônia (R-717) para o congelamento de alimentos composto basicamente de túnel de congelamento por circulação forçada de ar, evaporador com recirculação de líquido, reservatório de líquido a baixa pressão, compressores parafuso e condensador evaporativo atmosférico. São analisados através de simulação dois métodos para a variação do setpoint de temperatura de evaporação: a máxima temperatura de evaporação admissível e a minimização da potência no compressor. Os dois métodos são comparados ao sistema de controle de capacidade atualmente utilizado em instalações industriais. / Thermal systems operate most of the time at off-design conditions. In industrial refrigeration systems, the operation in partial loads occurs for many different reasons and the power consumption is a function of the refrigeration cycle pressures. This work proposes an energetic optimization of the compression refrigeration systems by the operation with a variable refrigeration cycle, specifically, by the operation with a variable suction temperature set-point. For this purpose it is developed a mathematical model for dynamic simulation of a industrial refrigeration compression system for food freezing with ammonia refrigerant (R717) formed by an air blast belt freezer, liquid overfeed evaporators, low pressure receiver, screw compressors and evaporative condenser. Two procedures for the suction temperature set-point variation are analyzed by simulation: the maximum suction temperature permitted and the compressor power consumption minimization. Both methods are compared with the capacity control system used in present industrial facilities.

Foi realizado um estudo de desenvolvimento de projeto conceitual de uma unidade produtora de triacetina a partir de glicerol, como forma de aumentar a viabilidade de produção de biodiesel. A esterificação de glicerol com ácido acético envolve três reações de acetilação reversíveis consecutivas. Em cada etapa, água é produzida, resultando em conversão limitada e baixa seletividade. Uma forma de aumentar a seletividade da triacetina consiste em remover continuamente a água do meio reacional, de modo a alterar o equilíbrio. Foram considerados dois processos baseados em cinéticas diferentes. O processo A proposto baseia-se no sistema reacional descrito por Mufrodi et al. (2012), que emprega ácido sulfúrico como catalisador e o processo B baseia-se no sistema descrito por Galan et al. (2009), que consiste na esterificação de glicerol utilizando ácido acético em excesso como catalisador. Os dois processos foram simulados usando uma coluna de destilação reativa com hexano como potencializador do arraste de água, e diferentes configurações foram estudadas usando o simulador Aspen Plus®. As especificações do processo conceitual de uma unidade industrial otimizada, capaz de processar o glicerol produzido em uma unidade típica produtora de biodiesel, foram estimadas para os dois processos em termos de mínimo consumo específico de energia e produção de triacetina de pureza molar de 99,9%, com conversão completa de glicerol. O processo A se mostrou mais eficiente em termos energéticos, requerendo cerca de 20% da carga térmica requerida no processo B, além de ser mais compacto na quantidade de operações unitárias necessárias. / A conceptual process design study was carried out, aimed at the design of a triacetin production unit from glycerol, as a way to increase the feasibility of biodiesel production. Glycerol esterification with acetic acid involves three consecutive reversible acetylation reactions. In each step, water is produced, resulting in limited conversion and low selectivity. One way to increase the selectivity of triacetin is to continuously remove water from the reaction medium in order to shift the equilibrium. Two processes were considered, based on different kinetics. Process A is based on the reaction system described by Mufrodi et al. (2012), which employs sulfuric acid as catalyst, and process B is based on the system described by Galan et al. (2009), which consists of the esterification of glycerol using acetic acid in excess as catalyst. Both processes were simulated using a reactive distillation column and hexane as a water entrainment booster, and different configurations were studied by using the Aspen Plus® simulator. The conceptual process specifications of an optimized industrial plant capable of processing glycerol produced in a typical Brazilian biodiesel producer facility were estimated, for both processes, in order to minimize the specific energy consumption and produce triacetin with a molar purity of 99.9%, with complete conversion of glycerol. Process A showed to be more energy efficient, requiring about 20% of the heat duty required in process B, and being more compact in the necessary quantity of unit operations.

Na indústria petroquímica, fornos para craqueamento térmico são utilizados para processar hidrocarbonetos leves, como nafta, etano, propano e GLP, a fim de obter-se olefinas, como eteno e propeno. Fornos de craqueamento de etano são de fundamental importância para melhorar os rendimentos globais de uma planta de produção de olefinas. Neste contexto, um modelo matemático de um forno industrial de craqueamento de etano foi desenvolvido utilizando o simulador de processos EMSO para previsão do tempo de campanha. No modelo proposto, um reator de fluxo pistonado multi-secção foi acoplado com um modelo cinético das reações de craqueameto e coqueamento a partir de dados da literatura. Em paralelo, a câmara de radiação do forno foi modelada em fluidodinâmica computacional, através do uso do software Ansys-CFX. Os resultados das simulações no EMSO e no Ansys-CFX apresentaram boa concordância com os dados de literatura e dados industriais. Entre os principais benefícios dos modelos desenvolvidos para aplicação industrial ressaltam-se: i. a possibilidade de avaliar o impacto de contaminantes na corrente de etano que alimenta o forno e prever se ocorrerá uma redução do tempo de campanha; ii. viabilizar uma otimização dos fornos de etano, buscando operá-los em condições otimizadas de tempo de campanha reduzindo o risco de descoques simultâneos; iii. confirmar se reduções de tempo de campanha observados são em função das condições de processo ou se existe algum outro fator que esteja causando desvios em relação às previsões da simulações, iv. avaliar possíveis problemas de má distribuição de calor na câmara de radiação. / In petrochemical industries, steam cracking furnaces are used to process light hydrocarbons like naphta, ethane, propane and LPG in order to obtain olefins, like ethylene and propylene. Ethane steam cracking furnaces are of fundamental importance to improve the overall yields of an olefins production plant. In this context, a model for an industrial steam cracking furnace was developed using the equation-oriented dynamic simulator EMSO. In the proposed model, a multi-section plug flow reactor was coupled with cracking and coking kinetics from literature. Additionally, the radiation chamber was studied by computational fluid dynamics, using Ansys-CFX. The results performed are in good agreement with published and industrial design data. Among the main benefits of the models developed for industrial application, following stand out: i. the possibility to evaluate the impact of contaminants in ethane feed to the furnace and predict some run length reduction; ii. allow an optimization of ethane furnaces, seeking to operate them in optimal conditions of run length reducing the risk of simultaneous decokes; iii. confirm that observed run length reductions are depending on the process conditions, or if there is some other factor that is causing deviations from the simulation predictions, iv. evaluate possible problems due to poor heat distribution in the radiation chamber.

O processo de destilação extrativa com N-formilmorfolina (NFM) pode ser utilizado para separação do benzeno de uma corrente contendo hidrocarbonetos não aromáticos com seis carbonos. Cerca de 20 componentes distintos constituem a corrente de interesse. Neste trabalho, primeiramente, buscou-se o conjunto de dados experimentais disponíveis de equilíbrio de fases e coeficiente de atividade em diluição infinita para estimar os parâmetros de interação binária do modelo NRTL capaz de representar o processo de separação de uma planta existente. Os parâmetros faltantes foram estimados a partir do modelo de predição baseado em contribuição de grupos, UNIFAC. O processo de destilação extrativa foi simulado utilizando-se um simulador comercial e uma boa correlação com os dados de planta foi encontrada. A influência na operação de diversos parâmetros, como relação solvente/carga e temperatura do solvente foram estudadas. Os valores ótimos teóricos foram obtidos e podem ser implementados para melhoria do processo. Identificou-se uma extrema sensibilidade do perfil da coluna com o calor fornecido pelo refervedor, indicando que pode ser uma fonte de instabilidades. Além disso, foi identificada baixa eficiência na seção de recheio, que também dificulta a especificação dos produtos de interesse. / Extractive distillation processes with N-formylmorpholine (NFM) are industrially used to separate benzene from non-aromatics hydrocarbons of six carbons. In the process studied in this work, the stream of interest consists of nearly 20 different hydrocarbons. A new set of NRTL parameters was correlated based on literature experimental data. Both vapor-liquid equilibrium data as well as infinite dilution activity coefficient were taken into account; missing parameters were estimated with the UNIFAC group contribution model. The extractive distillation process was simulated using a commercial simulator. Very good agreement with plant data was obtained. The influence of the main parameters in operation, solvent to feed ratio and solvent temperature were studied. The theoretical optimum values were obtained and can be implemented to improve the industrial process. Extreme static sensitivity with respect to reboiler heat was observed indicating that this can be the source of instabilities. In addition a low efficiency was identified at the packing section, contributing to the products specification problem as well.

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T20:40:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santana_GeanClaudiodeSouza_D.pdf: 1545290 bytes, checksum: 862062d0f5617f5ba97cc823dfce4e44 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O presente trabalho obteve, a partir de outros autores, dados da cinética de reações de transesterificação para os óleos de soja, dendê, mamona e pinhão manso que foram utilizados nas simulações realizadas nesta tese. Com esses dados cinéticos, verificou-se que o óleo de mamona apresentou velocidade de reação de transesterificação mais rápida que os outros óleos, sendo sugerido, então, uma explicação para este fato. Além disso, este trabalho realizou levantamento dos dados termodinâmicos existentes para o equilíbrio líquidolíquido dos componentes presentes no processo de produção de biodiesel. Para os dados encontrades foram realizadas a regressão e o ajuste dos parâmetros de interação binária para os modelos de coeficiente de atividade NRTL e UNIQUAC. Os parâmetros ajustados foram utilizados na simulação. A partir dos resultados da simulação, foram obtidos os custos de produção do biodiesel, sendo constatado que custos de produção para o óleo de soja, dendê e mamona ficaram, respectivamente, em, R$ 3,25, R$ 4,66 e R$ 5,78. Por outro lado, foi analisado o impacto do custo de produção do biodiesel no preço do diesel e constatou-se que o custo de produção causou um impacto no preço do diesel entre 1 ,28 e 10 ,57% / Abstract: Previous works on kinetic data of transesterification reactions of soy, palm, castor, and jatropha curcas oils were used as starting point for the simulation studies carried out in this thesis. It was found that the velocity of the castor bean oil transesterification reaction was higher than for the other oils analyzed, and an explanation for this fact was suggested. The study also obtained existing thermodynamic data for the liquid-liquid equilibria of the components present in the biodiesel production processo These experimental data were used for performing a regression of the results of the liquid-liquid equilibrium, and an adjustment was made for the binary interaction parameters for the NRTL and UNIQUAC activity coefficient models. These parameters were used in the simulations. The simulation results were used to calculate the costs of biodiesel production, with the costs for soy, palm and castor bean oils being, respectively, R$ 3.25/L, R$ 4.66/L and R$ 5.78/L. These costs increased between 1.28 and 10.57% on the price of diesel fuel / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Sergio Persio Ravagnani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T09:44:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vidart_JacyaraMoreiraMartins_M.pdf: 1450834 bytes, checksum: c65e1c601aa075737a3b6a8f596ef8c4 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O processo de tingimento empregado nas indústrias têxteis é de fundamental importância para o setor. A fim de garantir a satisfação dos consumidores, com produtos de boa solidez e uniformidade de cor, é necessário que o corante utilizado no processo de tingimento apresente alta afinidade com as fibras. Além da cobrança por parte dos consumidores em relação a produtos de alta qualidade, o setor têxtil enfrenta rígidas normas ambientais relacionadas ao lançamento de seus efluentes altamente tóxicos. Desta forma, a escolha de corantes e fibras com maior afinidade entre si se faz necessária para menor geração de resíduos, pois um tingimento com maior afinidade necessita de menor quantidade de auxiliares de tingimento e menor consumo de água. Conhecendo-se a difusividade de um corante em uma fibra, pode-se determinar a afinidade entre eles e, consequentemente, otimizar o processo de tingimento, escolhendo corantes com maior difusividade. Neste trabalho, buscou-se determinar os coeficientes de difusividade de corantes reativos Cosmos Bezaktiv S-C no tingimento de fibras de algodão. Para tanto, ensaios experimentais de tingimento foram realizados e, dados referentes à concentração de corante remanescente no banho de tingimento foram coletados. A partir dos dados obtidos experimentalmente, foi possível realizar a simulação computacional baseada na lei de difusividade de Fick para a determinação dos coeficientes de difusão dos corantes estudados. Os resultados mostraram que o modelo de difusão de Fick é adequado para a representação experimental do tingimento empregado. Além disso, os corantes Cosmos Bezaktiv S-C apresentaram alta difusividade nas fibras de algodão, sendo portanto, excelentes para este tipo de tingimento / Abstract: The dyeing process used in textile industries is very important to the sector. In order to guarantee the satisfaction of consumers with products of good color uniformity and strength, it is required that the dye used in the dyeing process has high affinity with the fibers. Besides collecting from consumers in relation to high-quality products, the textile sector is facing strict environmental standards related to the launch of its wastewaters highly toxic. Thus, the choice of dyes and fibers with higher affinity between them is required to generate less waste, since a dye with a higher affinity require fewer dyeing auxiliaries and lower water consumption. Knowing the diffusivity of a dye in a fiber, can be determine the affinity between them, and consequently optimize the dyeing process, by selecting dyes with higher diffusivity. In this study, we sought to determine the coefficients of diffusivity of reactive dyes Cosmos Bezaktiv S-C in dyeing of cotton fibers. To this end, experimental tests were carried out dyeing and data relating to the concentration of dye remaining in the dyebath was collected. From the experimental data, it was possible to carry out computer simulation based on Fick's law diffusivity for the determination of diffusion coefficients of the dyes studied. The results showed that the Fick's diffusion model is suitable for dyeing representation of experimental employed. In addition, the dyes Cosmos Bezaktiv S-C showed high diffusivity in cotton fibers, and therefore excellent for this kind of dyeing / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestra em Engenharia Química

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T10:31:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pimenta_LucianaBispo_M.pdf: 3231978 bytes, checksum: c2de8436ce07b62fabe1af47e5020ef1 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O comportamento dinâmico em unidades de produção de óleo é muito importante para a operação e projeto de equipamentos. O desenvolvimento da tecnologia no processamento primário de petróleo é caracterizado pela otimização de peso e espaço nas unidades de produção. Estas restrições têm sido diretrizes para pesquisas em desenvolvimento de equipamentos mais eficientes e compactos, como hidrociclones. Porém, esta capacidade de compactar equipamentos resultou em redução na flexibilidade em operar com oscilações de carga (golfadas). Ao longo dos últimos anos, a maturação de campos produtores e o aumento na produção de água e no uso de gás lift associados à produção de óleo em lâminas d'água cada vez mais profundas têm aumentado a freqüência de golfadas. A simulação dinâmica pode ser utilizada para desenvolver estratégias para controlar situações transientes em plataformas offshore. Este trabalho utilizou a simulação dinâmica de uma planta de condicionamento de gás natural em plataforma offshore feita no simulador de processos HYSYS 7.2, como ferramenta para analisar a planta e propor melhores condições de operação. Neste trabalho duas situações serão analisadas. Na primeira, apenas o gás associado passa pelo sistema de compressão e o gás não associado é encaminhado diretamente para desidratação com TEG (situação 1). Na segunda, haverá uma quebra de pressão do gás proveniente dos poços de gás e este deverá ser encaminhado para o sistema de compressão juntamente com o gás proveniente dos poços de óleo (situação 2). Em um primeiro momento, a planta foi analisada em modelo de estado estacionário e foi avaliado o efeito da quebra de pressão na temperatura da tubulação à jusante das válvulas responsáveis pela quebra (situação 2). Em um segundo momento, a planta foi avaliada no estado dinâmico, onde foi possível analisar o efeito que as oscilações de carga têm no sistema de compressão da planta, bem como nas trocas térmicas. Este segundo estudo foi avaliado para as situações 1 e 2. Para o estudo em estado estacionário, foi possível observar que a especificação de temperatura mínima de projeto para a tubulação à jusante das válvulas que efetuam a quebra de pressão não é alcançada, porém, existe uma faixa de ?P ideal para cada válvula a fim de evitar a formação de gelo na parte externa da tubulação. Para o estudo dinâmico foi possível avaliar os efeitos que as oscilações de carga trazem para o sistema de compressão e em que situação (1 ou 2) a planta opera com maior estabilidade. Verificou-se que o trocador da saída do sistema de compressão opera com certa instabilidade na situação 1 devido à baixa vazão de gás a ser resfriado e na situação 2 esta instabilidade é reduzida. As conclusões deste estudo mostram a importância da simulação dinâmica como ferramenta de decisão para o engenheiro de processamento de gás na operação da planta / Abstract: Dynamic behavior in oil production units is vital for equipments project and operation. Technology development in offshore primary processing has traditionally been characterized by optimizing weight and space in their production units. Such restrictions have been the guidelines for researches in developing more efficient and compact equipments, such as hydro cyclones. However, this compactness has resulted, invariably, in reduced capacity to deal with load oscillations, typical in offshore units. Along the last years the maturation of production fields, and the increase of water production and gas lift use, associated to the oil production in larger and larger water depths have been increasing slugs intensity. Dynamic simulation can be used to develop better strategies to control transient situations in offshore units. This study use a dynamic simulation of a natural gas offshore conditioning plant as a tool to analyze the plant and to propose better operational conditions. The process simulator to do dynamic simulation was HYSYS 7.2. In this work two situations were analyzed. In the first one, only the gas from oil wells pass through the gas compression system and the gas from gas wells are forwarded directly to dehydration with TEG (situation 1). In the second situation, there will be a pressure drop of the gas from gas wells and this gas should be forwarded to the compression system along with gas from oil wells (situation 2). At first, the plant was analyzed in steady state model and the effect of pressure drop in pipe temperature downstream of the valves responsible for pressure drop was evaluated (situation 2). In a second stage the plant was evaluated in dynamic state where it was possible to analyze the effect of load oscillations in the compression system, as well as in the heat exchange. This second study was evaluated for situations 1 and 2. For the static study, the specification of minimum project temperature for the pipeline downstream of the valves that perform the pressure drop is not achieved but there is an ideal range pressure drop for each valve to prevent ice formation outside the pipe. In the dynamic study was evaluated the effects of load oscillations in compression system and in what situation (1 or 2) the plant operates with greater stability. It was found that the heat exchange of the output of the compression system operates with instability in the situation 1 due to the low flow of gas to be cooled, and in the situation 2 this instability is reduced. The conclusions of this study show the importance of dynamic simulation as a decision tool for the engineer in the gas processing plant operation / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Ana Maria Frattini Fileti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T17:10:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VidalSantos_SauloFernandodos_M.pdf: 3908407 bytes, checksum: 8f5bba56950cb6628faf5b13df5bea0e (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Na maioria das indústrias químicas se faz necessário a refrigeração de equipamentos, produtos, processos, ambientes, etc. A grande desvantagem dos sistemas de refrigeração empregados nesses processos está no gasto energético envolvido, que pode representar 70% do gasto total de uma planta. Visando minimizar esses gastos, exaustivos trabalhos de pesquisa vem sendo desenvolvidos neste campo. No Laboratório de Controle e Automação de Processos da Faculdade de Engenharia Química da Unicamp, há um protótipo de um chiller utilizado em pesquisas de técnicas de modelagem e controle visando reduzir o gasto energético empregado nos sistemas de refrigeração. Com o intuito de facilitar estes estudos, este trabalho desenvolveu um modelo a partir dos simuladores comerciais ASPEN PLUS'MARCA REGISTRADA' e ASPEN DYNAMICS'MARCA REGISTRADA' capaz de representar o protótipo experimental citado. Para validação do modelo, foram utilizados dados obtidos da própria planta experimental, em diferentes condições de processo, garantindo a funcionalidade do modelo para situações diversas de funcionamento do equipamento. Uma vez validado, o modelo desenvolvido foi utilizado no estudo dinâmico do processo de refrigeração. Também foram verificadas estratégias de controle clássico e sua aplicabilidade nos sistema em questão. Está presente no trabalho o detalhamento das variáveis e parâmetros que foram utilizados na configuração, no ASPEN PLUS'MARCA REGISTRADA', dos blocos representativos dos equipamentos. Todas as formas de controle PID sugeridas se adaptaram bem ao processo, mas apenas no ponto de operação para qual o controle foi sintonizado, ou seja, para cada ponto de operação, uma nova sintonia deve ser realizada / Abstract: Refrigeration systems are required in most chemical industries in order to maintain the temperature in process equipments, production line, air-conditioned environments or rooms, etc. The main drawback of the refrigeration systems is the great expense of energy, which can represent up to 70% of the energy expenditure of the global plant. Aiming to minimize these costs, several scientific works have been developed in this field. In the Automation and Process Control Laboratory at FEQ/UNICAMP, there is a chiller prototype used in technical research on modeling and control strategies to save energy in refrigeration systems. In order to facilitate these studies, in this work it was developed a model, based on commercial simulators such as ASPEN PLUS 'TRADE MARK' and ASPEN DYNAMICS'TRADE MARK', capable of representing the experimental prototype. To validate the model, data obtained from the experimental plant, under different process conditions was used, ensuring the functionality of the model for different operating conditions. After validated, the model was used to the dynamic cooling process study. Classical control strategies were applied and their applicability in the cooling system was analyzed. This work contains details on the configuration of variables and parameters used in the equipment simulation blocks from ASPEN PLUS'TRADE MARK'. All proposed strategies of PID control showed to be well adapted to the process, but only at the operating point for which control was tuned. To summarize, for each operating point a new controller tuning must be carried out / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Maria Carolina Burgos Costa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T08:40:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pattaro_AnaFlavia_M.pdf: 11480434 bytes, checksum: e73b5f91ac734cab17a6d1dd1e142174 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este projeto envolve o estudo e desenvolvimento de materiais compósitos (polímero/carga) nanoestruturados (nanocompósitos), produzidos em uma unidade experimental de polimerização, destinada ao desenvolvimento de Nylon -6 (Poliamida-6 ou PA-6) para novas aplicações como plástico de engenharia. O estudo envolve o processo de polimerização de PA-6 e nanocompósitos de PA-6/argila organofílica a partir do monômero 'ÉPSILON '-Caprolactama, como também a produção das argilas organofílicas. A mistura é feita em um reator de bancada em batelada no qual argilas bentoníticas sódica e organofilizada são adicionadas à massa reacional (matriz polimérica) durante o processo de polimerização. Os estudos para o desenvolvimento de PA-6 e de seus nanocompósitos com diferentes características pretendem correlacionar os parâmetros reacionais e operacionais às propriedades finais do polímero obtido. Para isto, estudos de simulação do processo de polimerização foram desenvolvidos, juntamente com análises experimentais do produto. Dessa forma, a PA-6 e os nanocompósitos produzidos por meio do processo de polimerização in situ foram avaliados levando em consideração a eficiência da incorporação ou grau de esfoliação da argila no polímero, a massa molecular dos polímeros/nanocompósitos obtidos e suas características térmicas, determinadas por análises de DSC e TGA. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que a polimerização in situ de nanocompósitos de PA-6/Argila Organofílica, utilizando o processo de polimerização hidrolítica da PA-6, é um processo viável de produção de nanocompósitos, uma vez que foi observada, através da técnica de DRX, uma possível formação de nanocompósitos esfoliados e/ou intercalados. Além disso, as simulações do processo de polimerização da PA-6, com ou sem a adição de argilas, apresentaram boa concordância com os valores obtidos experimentalmente / Abstract: This project involves the study and development of composite materials (polymer / filler) nanostructured (nanocomposites), produced in an experimental polymerization unit, for the development of Nylon-6 (Polyamide-6 or PA-6) for new applications such as engineering plastics. The study involves the PA-6 and PA-6/organoclay nanocomposites polymerization process using 'ÉPSILON '-caprolactam monomer, as well as the production of organoclays. The blend is done in a batch reactor in which organophilizated and sodic bentonite are added to the reaction mass (polymeric matrix) during the polymerization process. The studies on the development of PA-6 and its nanocomposites with different characteristics intend to correlate the reaction and operational parameters to the final properties of the obtained polymer. Thus, simulation studies of the polymerization process were developed, along with experimental analysis of the product. In this sense, PA-6 and nanocomposites produced by the in situ polymerization process were evaluated taking into account the incorporation efficiency or the exfoliation rate of the clay in the polymer, the molecular weight of polymers / nanocomposites obtained and their thermal characteristics, determined by DSC and TGA analysis. Based on these results, the conclusion is that the in situ polymerization of PA-6 and PA-6/organoclay nanocomposites using the PA-6 hidrolitic polymerization process, is a viable process for the production of nano-composites, since it was observed through the DRX technique a possible formation of exfoliated and/or intercalary nanocomposites. In addition, the PA-6 polymerization process simulations, with or without the addition of clays, presented a good fit with the experimental values / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

The new Canadian laws on CO2 emissions aim to lower the emissions of coal-fired power plants down to those of natural gas combined cycle units: 420 kg CO2/MWeh. In order to meet these requirements, calcium looping and two process variants are investigated through process simulations using Aspen Plus V8.2. The combination of calcium looping and chemical looping combustion, replacing the required air separation unit, is a way to reduce the energy penalty of the capture process. The addition of copper as an oxygen carrier in two different process configurations is compared to calcium looping and shown to reduce the efficiency penalty from 7.8% to 4.5% points but at the price of circulations rates up to about 3800 kg/s. The other improvement path studied is the implementation of calcium looping to a pressurized fluidized bed combustion unit. The pressurized carbonator acts as a reheater for the gas turbine and operating the carbonator at temperatures up to 798°C results in a reduction of the energy penalty from 5.1% to 3.1% points.